JP2011136102A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】陰影除去を精度よく行うことができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】散乱Ｘ線を吸収する吸収箔の配置方向が検出素子の行方向に対して平行であり、かつＸ線を吸収箔が吸収することによる吸収箔のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３への吸収箔の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、Ｘ線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるようにエアグリッドを構成している。撮像データ取得部５１や透過率平滑化部５６やグリッドデータ取得部４１や陰影なし画素算出部４３や影総量算出部４４や透過率補正部５７やＸ線画像取得部５８などを備えることで、実際の被検体のＸ線撮像時における陰影のプロファイルである補正された撮像データ（Ｘ線の透過率）を使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、フラットパネル型放射線検出器を使用した放射線撮像装置に係り、特に、散乱放射線を除去する技術に関する。

放射線としてＸ線を例に採って説明する。多くのＸ線撮像装置では、Ｘ線が撮像対象である被検体を通過するときに発生する散乱Ｘ線（以下、「散乱線」と略記する）による画質劣化を防ぐために、散乱線を除去するグリッド（散乱放射線除去手段）が用いられている。一般的なグリッドは、散乱線を吸収する吸収箔とＸ線を透過させる中間層とを交互に並べて構成されている。しかし、グリッドを使用すると、そのグリッドの構造（吸収箔）が陰影として投影されてしまうので、そのグリッドの陰影を取り除く必要がある。

通常で使用されるグリッドでは、その構造が細かく、グリッドの陰影を、空間周波数処理等により除去する。例えばフーリエ変換によって周波数領域に展開して、特定に現れるグリッド周波数を除去した後に逆フーリエ変換に戻すことで、グリッドの陰影を除去することが可能である（例えば、特許文献１〜３参照）。

通常で使用されるグリッドよりさらにＸ線の透過率の高いエアグリッドが近年において考案されている。エアグリッドは、上述の中間層が空隙になっているので、中間層がアルミニウムや有機物質などで形成されている場合と比較するとＸ線が透過しやすい。しかし、このエアグリッドは、通常のグリッドと比較すると、その内部構造が大きいので、上述した空間周波数処理による陰影除去が難しい。

そこで、フーリエ変換などを用いずに、実空間上で陰影を除去する必要がある。実空間上での陰影の除去原理について、図３を参照して説明する。エアグリッド６は、図３に示すように、空隙である中間層６ｃを挟むように吸収箔６ａを並べて構成されている。吸収箔６ａは、鉛などで形成された薄い金属箔である。検出素子が行列状（２次元マトリックス状）に構成されたフラットパネル型（２次元）Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）の入射面側にエアグリッド６を配設する。また、吸収箔６ａの配置方向が検出素子の行方向に対して平行であり、互いに隣接する陰影間の間隔が、Ｘ線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きい。

吸収箔６ａの幅は、画素に対して十分に小さい。また、この箔に使用される素材は、Ｘ線の透過率が極めて低い。したがって、Ｘ線の透過率は、陰影がない部分の面積と、陰影のある部分の面積（陰影の面積）とを用いて、下記（１）式の比率で表すことができる。

Ｘ線の透過率＝（画素の面積−陰影の面積）／画素面積 …（１）
上記（１）式中の右辺の分子部分である（画素の面積−陰影の面積）は、陰影がない部分の面積である。

また、エアグリッド６の陰影（吸収箔６ａの陰影）を取り除く方法としては、陰影の部分にも同一画素内にある非陰影部分（陰影がない部分）の明度のＸ線が入射されて受光されたと仮定すればよい。したがって、下記（２）式のように、撮影時の（陰影部分にある）画素値を当該画素でのＸ線透過率で除算することにより、陰影除去後の画素値を求めることができる。

陰影除去後の画素値＝撮影時の画素値／Ｘ線の透過率 …（２）
このように、上記（１）式でＸ線の透過率を求めた後に、そのＸ線の透過率を用いるとともに、撮影時の画素値を用いて、上記（２）式から陰影除去後の画素値を求めることで、陰影を取り除くことができる。

実空間上での陰影の除去原理は上記（１）式で示されているもので、陰影の除去処理を行うが、実際にはＸ線撮像よりも事前にエアグリッドのみを撮像する。すなわち、撮像の対象である被検体がなくエアグリッドのある状態（すなわちエアグリッドのみの状態）でＸ線撮像を行ってグリッドデータを取得した後に、撮像の対象である被検体およびエアグリッドのある状態での実際のＸ線撮像を行って撮像データを取得する。

特開２００５−０５２５５３号公報 特開２００１−３４６７９５号公報 特開平１１−２８５４９３号公報

しかしながら、実際のＸ線撮像よりも事前にグリッドデータを取得し、そのグリッドデータから上記（１）式でＸ線の透過率を求めて、そのＸ線の透過率を上記（２）式を用いて実際の撮像データに直接に適応することができない。理由は以下による。

（Ａ）場合によっては、陰影が画素跨りを起こしているときがある。具体的には、図１４（ａ）に示すように、互いに隣接する２つの画素３１に陰影３２が跨っていて、Ｘ線管（の管球）の焦点位置の変動に伴って図１４（ｂ）に示すように陰影３２も変動したときに、画素３１上の陰影３２の影の量が変化する。Ｘ線管の焦点位置が変動してしまうのは、本来ならばＸ線管のＸ線焦点、グリッドおよびＦＰＤの位置関係が一定である筈の条件でも、Ｘ線管やＦＰＤなどを一体的に移動させると、その移動によりＸ線焦点、グリッドおよびＦＰＤの位置関係にズレが生じるからである。

例えば、実際の医用装置、例えば心臓血管の診断に用いられる装置(CVS: cardiovascular systems)に実施する場合には、通常ではＣ型アームを用いて診断（すなわちＸ線撮像）を行う。Ｃ型アームは文字通りに「Ｃ」の字で湾曲して形成されており、Ｃ型アームの一端はＸ線管のような放射線照射手段を支持し、他端はＦＰＤを支持して構成されている。そして、Ｃ型アームの湾曲方向に沿ってＣ型アームを回転させると、その回転に伴ってＸ線管およびＦＰＤが回転しながら、Ｘ線管からＸ線を照射して、そのＸ線をＦＰＤが検出することでＸ線撮像を行う。被検体のＸ線撮像時に、本来ならばＸ線管のＸ線焦点、グリッドおよびＦＰＤの位置関係が一定である筈の条件でも、Ｃ型アームの回転などにより、Ｘ線焦点、グリッドおよびＦＰＤの位置関係にズレが生じる。特に、ＦＰＤやＸ線管の重量により、Ｘ線焦点、グリッドおよびＦＰＤの位置関係にズレが生じやすく、位置関係を固定することはハードウェア的に現実的でない。

（Ｂ）被検体などの人体を撮像する場合、被検体からの散乱線の一部がグリッドを通過して、グリッドのみで得られたグリッドデータの影の比率から逆計算することができない。比率計算が行える部分は直接Ｘ線（以下、「直接線」と略記する）の部分のみである。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、陰影除去を精度よく行うことができる放射線撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線撮像装置は、放射線画像を得る放射線撮像装置であって、散乱放射線を除去する散乱放射線除去手段と、放射線を検出する複数の検出素子が行列状に構成された放射線検出手段とを備え、前記散乱放射線を吸収する吸収層の配置方向が前記検出素子の行方向、列方向の少なくとも１つの方向に対して平行であり、かつ放射線を前記吸収層が吸収することによる吸収層の前記放射線検出手段への前記吸収層の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、前記放射線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるように前記散乱放射線除去手段を構成し、前記装置は、被検体および前記散乱放射線除去手段のある状態での撮像データを取得する第１撮像データ取得手段と、その第１撮像データ取得手段で取得された撮像データを前記吸収層の延在方向に沿って平滑化する撮像データ平滑化手段と、被検体がなく前記散乱放射線除去手段のある状態でのグリッドデータを取得するグリッドデータ取得手段と、そのグリッドデータ取得手段で取得されたグリッドデータにおける前記陰影に基づいて、陰影がない画素を求める陰影なし画素算出手段と、その陰影なし画素算出手段で求められた陰影がない画素位置に基づいて、１つの前記吸収層当たりの影の総量を求める影総量算出手段と、その影総量算出手段で求められた１つの吸収層当たりの影の総量から、前記撮像データ平滑化手段で平滑化された前記撮像データを前記影の総量に基づいて補正する撮像データ補正手段と、その撮像データ補正手段で補正された撮像データ、および前記第１撮像データ取得手段で取得された前記撮像データに基づいて、陰影除去後のデータを求め、その除去後のデータを最終的な撮像データとして取得する第２撮像データ取得手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係る放射線撮像装置によれば、散乱放射線を吸収する吸収層の配置方向が検出素子の行方向、列方向の少なくとも１つの方向に対して平行であり、かつ放射線を吸収層が吸収することによる吸収層の放射線検出手段への吸収層の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、放射線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるように散乱放射線検出手段を構成する。このように構成することで、陰影がない画素（陰影なし画素）が、吸収層の配置方向に平行な検出素子の行あるいは列ごとに現れる。したがって、被検体がなく散乱放射線除去手段のある状態でのグリッドデータをグリッドデータ取得手段が取得し、そのグリッドデータ取得手段で取得されたグリッドデータにおける陰影に基づいて、陰影がない画素を陰影なし画素算出手段が求める際に、実際に現れる陰影がない画素と求められる陰影がない画素とがほぼ一致する。上述の陰影なし画素算出手段で求められた陰影がない画素位置に基づいて、１つの吸収層当たりの影の総量を影総量算出手段は求める。つまり、陰影がない画素を含んで囲まれた領域において放射線が遮断された量は、１つの吸収層当たりの影の総量とみなすことができる。

一方、被検体および散乱放射線除去手段のある状態での撮像データを第１撮像データ取得手段が取得し、その第１撮像データ取得手段で取得された撮像データを吸収層の延在方向に沿って撮像データ平滑化手段が平滑化することで、その撮像データ平滑化手段で平滑化された撮像データでは、被検体の影響がキャンセルされて、ほぼ一定値である陰影のプロファイルだけが残る。したがって、撮像データ平滑化手段で平滑化された撮像データでは、被検体のデータを残しつつ、被検体の影響をキャンセルした陰影のプロファイルを含んでいる。

なお、陰影が画素に跨ったり、その陰影位置が画素に対して相対的に移動したとしても、１つの吸収層当たりの影の総量は一定であるみなすことができる。そこで、影総量算出手段で求められた１つの吸収層当たりの影の総量から、撮像データ平滑化手段で平滑化された撮像データを影の総量に基づいて撮像データ補正手段は補正する。このように補正することで、被検体による外乱がキャンセルされて、実際の被検体の放射線撮像時における陰影のプロファイルを求めることができる。したがって、陰影が画素に跨ったり、その陰影位置が画素に対して相対的に移動したとしても、上述の撮像データ補正手段で補正された撮像データ、および上述の第１撮像データ取得手段で取得された撮像データに基づいて、陰影除去後のデータを求め、その除去後のデータを最終的な撮像データとして第２撮像データ取得手段は取得することが可能となる。その結果、実際の被検体の放射線撮像時における陰影のプロファイルである補正された撮像データを使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。

上述したこの発明の一例は、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおける画素のうち、陰影なし画素算出手段で求められたグリッドデータにおける陰影がない画素に対応させた画素と、それ以外の画素とに撮像データで区分する画素区分手段と、その画素区分手段で区分された画素のうち、グリッドデータにおける陰影がない画素に対応させた画素の画素値に基づいて、それ以外の画素の画素値を補間する画素値補間手段と、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおける画素の画素値、および画素値補間手段で補間された画素値に基づいて、放射線の透過率を仮に求める透過率仮算出手段とを備え、撮像データ平滑化手段は、透過率仮算出手段で仮に求められた撮像データにおける放射線の透過率に対して平滑化し、撮像データ補正手段は、撮像データ平滑化手段で平滑化された撮像データにおける放射線の透過率を影の総量に基づいて補正し、第２撮像データ取得手段は、撮像データ補正手段で補正された撮像データにおける放射線の透過率、および第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおける画素値に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べた放射線画像を最終的な撮像データとして取得することである。

上述の一例では、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおいて、放射線の透過率に特定して、撮像データ平滑化手段および撮像データ補正手段は放射線の透過率に対してそれぞれ処理を行う。そのためには、放射線の透過率を仮に求める。

先ず、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおける画素のうち、陰影なし画素算出手段で求められたグリッドデータにおける陰影がない画素に対応させた画素と、それ以外の画素とに撮像データで画素区分手段は区分する。このように区分することで、グリッドデータにおける陰影なし画素（陰影がない画素）を、撮像データでは陰影なし画素に対応させた画素に当てはめることができる。ここで、画素区分手段で区分された画素のうち、グリッドデータにおける陰影がない画素に対応させた画素の画素値に基づいて、それ以外の画素の画素値を画素値補間手段が補間する。すなわち、被検体の放射線の透過率の（吸収層の配置方向に関する）変化が、画素の間隔（画素ピッチ）と比較して細かくないと仮定すると、グリッドデータにおける陰影がない画素に対応させた撮像データでの画素をつなぐように、それ以外の画素の画素値を補間する。

そして、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおける画素の画素値（撮像で得られた実際の画素値）、および画素値補間手段で補間された画素値に基づいて、透過率仮算出手段は放射線の透過率を仮に求める。すなわち、撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値との差を吸収層による放射線の遮蔽とみなすことで、この部分での放射線の透過率を直接に推定することが可能である。

ところが、放射線の透過率が、撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値とに基づいて得られたものであるので、このように求められた放射線の透過率で、元の撮影データの画素値を除算すると、補間された画素値と同じものになることは明らかである。したがって、求められた放射線の透過率を仮の透過率として、撮像データ平滑化手段は、透過率仮算出手段で仮に求められた撮像データにおける放射線の透過率に対して平滑化し、撮像データ補正手段は、撮像データ平滑化手段で平滑化された撮像データにおける放射線の透過率を影の総量に基づいて補正する。第２撮像データ取得手段は、撮像データ補正手段で補正された撮像データにおける放射線の透過率、および第１撮像データ取得手段で取得された撮像データにおける画素値に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べた放射線画像を最終的な撮像データとして取得することが可能となる。その結果、実際の被検体の放射線撮像時における陰影のプロファイルである補正された放射線の透過率を使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。

被検体からの散乱放射線の一部が散乱放射線除去手段を通過して、散乱放射線除去手段で除去しきれなかった散乱放射線成分が存在している場合には、上述した発明において、以下のような散乱成分除去処理手段を備えるのが好ましい。
すなわち、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データのうち散乱放射線除去手段で除去しきれなかった散乱放射線成分を演算により除去処理する散乱成分除去処理手段を備え、第２撮像データ取得手段は、散乱成分除去処理手段で散乱放射線成分が除去された撮像データに基づいて、最終的な撮像データとして取得する。

このように散乱放射線成分を演算により除去処理して、第１撮像データ取得手段で取得された撮像データを、散乱成分除去処理手段で散乱放射線成分が除去された撮像データとして置き換えることで、散乱放射線成分を除去しつつ、陰影除去を精度よく行うことができる。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、散乱放射線を吸収する吸収層の配置方向が検出素子の行方向、列方向の少なくとも１つの方向に対して平行であり、かつ放射線を吸収層が吸収することによる吸収層の放射線検出手段への吸収層の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、放射線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるように散乱放射線検出手段を構成し、第１撮像データ取得手段と撮像データ平滑化手段とグリッドデータ取得手段と陰影なし画素算出手段と影総量算出手段と撮像データ補正手段と第２撮像データ取得手段とを備えることで、実際の被検体の放射線撮像時における陰影のプロファイルである補正された撮像データを使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。

実施例に係るＸ線撮像装置のブロック図である。 フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の検出面の模式図である。 実施例に係るエアグリッドの概略図である。 （ａ）はＸ線管を併記したエアグリッドおよびＦＰＤの全体概略を示す斜視図、（ｂ）は、エアグリッドの周辺の拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＡからの矢視断面図である。 実施例に係る具体的な画像処理部の構成およびデータの流れを示したブロック図である。 実施例に係る一連のＸ線撮像の流れを示すフローチャートである。 陰影とＸ線量との関係を模式的に示した図である。 グリッドデータでのピーク位置および陰影なし画素と、それらに対応した撮像データでの各画素との関係を模式的に示した図である。 散乱成分が重畳したときのＸ線量を模式的に示した図である。 Ｘ線の透過率の平滑化の説明に供する図である。 影の総量をグリッドデータおよび撮像データの各画素に模式的に併記した図である。 （ａ）、（ｂ）は、互いに隣接する２つの画素に陰影が跨って移動したときのＸ線量および影の総量を模式的に示した図である。 変形例に係るクロスグリッドの概略図である。 互いに隣接する２つの画素に陰影が跨って移動したときを模式的に示した図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮像装置のブロック図であり、図２は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の検出面の模式図であり、図３は、実施例に係るエアグリッドの概略図であり、図４（ａ）は、Ｘ線管を併記したエアグリッドおよびＦＰＤの全体概略を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、エアグリッドの周辺の拡大図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＡからの矢視断面図である。また、本実施例では、放射線としてＸ線を例に採って説明する。

本実施例に係るＸ線撮像装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置した天板１と、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３と、ＦＰＤ３によって検出されたＸ線に基づいて画像処理を行う画像処理部４と、画像処理部４によって各種の画像処理されたＸ線画像を表示する表示部５とを備えている。表示部５はモニタやテレビジョンなどの表示手段で構成されている。また、ＦＰＤ３の検出面側にはグリッド６を配設している。フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３は、この発明における放射線検出手段に相当し、グリッド６は、この発明における散乱放射線除去手段に相当する。

画像処理部４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。なお、各種の画像処理を行うためのプログラム等をＲＯＭ（Read-only Memory）などに代表される記憶媒体に書き込んで記憶し、その記憶媒体からプログラム等を読み出して画像処理部４のＣＰＵが実行することでそのプログラムに応じた画像処理を行う。特に、画像処理部４の後述するグリッドデータ取得部４１やピーク位置算出部４２や陰影なし画素算出部４３や影総量算出部４４や撮像データ取得部５１や散乱成分除去処理部５２や画素区分部５３や画素値補間部５４や透過率仮算出部５５や透過率平滑化部５６や透過率補正部５７やＸ線画像取得部５８は、グリッドデータの取得やピーク位置の算出や陰影なし画素（陰影がない画素）の算出や影の総量の算出や撮像データの取得や散乱成分（散乱Ｘ線成分）の除去処理や画素の区分や画素値の補間やＸ線の透過率の仮算出や透過率の平滑化やＸ線の透過率の補正や最終的なＸ線画像の取得に関するプログラムを実行することで、そのプログラムに応じたグリッドデータの取得やピーク位置の算出や陰影なし画素の算出や影の総量の算出や撮像データの取得や散乱成分の除去処理や画素の区分や画素値の補間や透過率の仮算出や透過率の平滑化や透過率の補正やＸ線画像の取得をそれぞれ行う。

画像処理部４は、グリッドデータを取得するグリッドデータ取得部４１と、陰影によるピーク位置を求めるピーク位置算出部４２と、陰影がない画素（陰影なし画素）を求める陰影なし画素算出部４３と、１つの吸収箔６ａ（図２を参照）当たりの影の総量を求める影総量算出部４４と、撮像データを取得する撮像データ取得部５１と、散乱成分（散乱Ｘ線成分）を演算により除去処理する散乱成分除去処理部５２と、画素を撮像データで区分する画素区分部５３と、画素値を補間する画素値補間部５４と、Ｘ線の透過率を仮に求める透過率仮算出部５５と、Ｘ線の透過率を吸収箔６ａ（図２を参照）の延在方向に沿って平滑化する透過率平滑化部５６と、Ｘ線の透過率を補正する透過率補正部５７と、Ｘ線画像を最終的な撮像データとして求めるＸ線画像取得部５８とを備えている。グリッドデータ取得部４１は、この発明におけるグリッドデータ取得手段に相当し、陰影なし画素算出部４３は、この発明における陰影なし画素算出手段に相当し、影総量算出部４４は、この発明における影総量算出手段に相当し、撮像データ取得部５１は、この発明における第１撮像データ取得手段に相当し、散乱成分除去処理部５２は、この発明における散乱成分除去処理手段に相当し、画素区分部５３は、この発明における画素区分手段に相当し、画素値補間部５４は、この発明における画素値補間手段に相当し、透過率仮算出部５５は、この発明における透過率仮算出手段に相当し、透過率平滑化部５６は、この発明における撮像データ平滑化手段に相当し、透過率補正部５７は、この発明における撮像データ補正手段に相当し、Ｘ線画像取得部５８は、この発明における第２撮像データ取得手段に相当する。

ＦＰＤ３は、図２に示すように、その検出面にはＸ線に有感な複数の検出素子ｄを２次元マトリックス状に配列して構成されている。検出素子ｄは、被検体Ｍを透過したＸ線を電気信号に変換して一旦蓄積して、その蓄積された電気信号を読み出すことで、Ｘ線を検出する。各々の検出素子ｄでそれぞれ検出された電気信号を、電気信号に応じた画素値に変換して、検出素子ｄの位置にそれぞれ対応した画素にその画素値を割り当てることでＸ線画像を出力して、画像処理部４のグリッドデータ取得部４１や撮像データ取得部５１（図１、図５を参照）にＸ線画像を送り込む。このように、ＦＰＤ３は、Ｘ線を検出する複数の検出素子ｄが行列状（２次元マトリックス状）に構成されている。検出素子ｄは、この発明における検出素子に相当する。

エアグリッド６は、図３に示すように、散乱線（散乱Ｘ線）を吸収する吸収箔６ａを備え、Ｘ線を透過させる空隙からなる中間層６ｃを挟むように吸収箔６ａを並べて構成されている。吸収箔６ａ、中間層６ｃを覆うグリッドカバー６ｄは、Ｘ線の入射面および逆側の面から吸収箔６ａ、中間層６ｃを挟み込む。吸収箔６ａの図示を明確にするために、グリッドカバー６ｄについては二点鎖線で図示し、その他のグリッド６の構成（吸収箔６ａを支持する機構等）については図示を省略する。吸収箔６ａは、この発明における吸収層に相当する。

また、図３中のＸ方向に沿った吸収箔６ａと中間層６ｃとを図３中のＹ方向に順に交互に並べる。ここで、図３中のＸ方向は、ＦＰＤ３の検出素子ｄ（図２を参照）の列方向に平行であり、図３中のＹ方向は、ＦＰＤ３の検出素子ｄ（図２を参照）の行方向に平行である。したがって、吸収箔６ａの配置方向が検出素子ｄの行方向に対して平行である。このように、吸収箔６ａの配置方向はＹ方向となり、吸収箔６ａの長手方向（すなわち延在方向）はＸ方向となる。以上をまとめると、吸収箔６ａの配置方向（Ｙ方向）が検出素子ｄの行方向、列方向のうち行方向に対して平行である。

Ｘ線を吸収箔６ａが吸収することにより吸収箔６ａのＦＰＤ３に陰影３２（図４を参照）が生じる。複数画素（本実施例では４つの画素）毎に陰影３２が周期的に投影されるように吸収箔６ａ間の間隔を調整する。画素の間隔（画素ピッチ）をＷｄとすると、エアグリッド６は、互いに隣接する陰影３２間の間隔が画素の間隔Ｗｄよりも大きくなるように構成されている。

本実施例では散乱放射線除去手段としてエアグリッド６を採用しており、中間層６ｃは空隙になっているが、吸収箔６ａの配置方向が検出素子ｄの行方向、列方向の少なくとも１つの方向に対して平行であり、かつＸ線を吸収箔６ａが吸収することによる吸収箔６ａのＦＰＤ３への吸収箔６ａの陰影３２において、互いに隣接する陰影３２間の間隔が、Ｘ線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるようにＦＰＤ３を構成するのであれば、散乱放射線除去手段の構造については特に限定されない。例えば、吸収箔６ａについては、鉛などのようにＸ線に代表される放射線を吸収する物質であれば、特に限定されない。中間層６ｃについては、上述した空隙の他に、アルミニウムや有機物質などのようにＸ線に代表される放射線を透過させる中間物質であれば、特に限定されない。

図４では、エアグリッド６と陰影３２との関係を模式的に示している。図４（ａ）に示すように、Ｘ線管２の焦点ＦからＦＰＤ３へ下ろした垂線をＰＬとし、その垂線ＰＬ方向のＸ線管２のＦＰＤ３に対する距離（SID: Source Image Distance）をＬとし、有効視野領域に符号３Ａを付する。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、Ｘ線画像を構成する各々の画素に符号３１を付して、吸収箔６ａによる陰影に符号３２を付する。

本実施例に係る実際のＸ線撮像およびデータの流れについて、図５〜図１２を参照して説明する。図５は、具体的な画像処理部の構成およびデータの流れを示したブロック図であり、図６は、一連のＸ線撮像の流れを示すフローチャートであり、図７は、陰影とＸ線量との関係を模式的に示した図であり、図８は、グリッドデータでのピーク位置および陰影なし画素と、それらに対応した撮像データでの各画素との関係を模式的に示した図であり、図９は、散乱成分が重畳したときのＸ線量を模式的に示した図であり、図１０は、Ｘ線の透過率の平滑化の説明に供する図であり、図１１は、影の総量をグリッドデータおよび撮像データの各画素に模式的に併記した図であり、図１２は、互いに隣接する２つの画素に陰影が跨って移動したときのＸ線量および影の総量を模式的に示した図である。

（ステップＳ１）グリッドデータの取得
被検体がなくエアグリッド６（図１、図３および図４を参照）のある状態でＸ線撮像を行う。具体的には、被検体がなくエアグリッド６のある状態でＸ線管２（図１を参照）からＸ線をグリッド６およびＦＰＤ３（図１〜図４を参照）に向けて照射して、エアグリッド６を透過したＸ線をＦＰＤ３の検出素子ｄ（図２を参照）は電気信号に変換して読み出して、電気信号に応じた画素値に変換する。そして、検出素子ｄの位置にそれぞれ対応した画素に割り当てられた各画素値を並べたＸ線画像を出力して、図５に示すように、グリッドデータ取得部４１に送り込む。グリッドデータ取得部４１は、被検体がなくエアグリッド６のある状態で出力されたＸ線画像をグリッドデータとして取得する。なお、ＳＩＤが可変の場合には、所定間隔（例えば２０ｍｍ）ごとにＸ線管２またはＦＰＤ３を移動させることで各々のＳＩＤごとのグリッドデータを取得する。グリッドデータ取得部４１で取得されたグリッドデータをピーク位置算出部４２に送り込む。

なお、図６中のステップＳ１〜Ｓ３と、図６中のステップＴ１〜Ｔ２とを、並列に行っているが、ステップＳ１〜Ｓ３と、ステップＴ１〜Ｔ２とを行う順番については特に限定されない。ステップＳ１〜Ｓ３を先に行った後にステップＴ１〜Ｔ２を行ってもよいし、逆にステップＴ１〜Ｔ２を先に行った後にステップＳ１〜Ｓ３を行ってもよい。後述するステップＳ４と、ステップＴ４〜Ｔ７についても、図６に示すように並列に行ってもよいし、ステップＳ４を先に行った後にステップＴ４〜Ｔ７を行ってもよいし、ステップＴ４〜Ｔ７を先に行った後にステップＳ４を行ってもよい。

グリッドデータのみならず、被検体Ｍ（図１を参照）およびエアグリッド６のある状態で取得された撮像データにおいても、Ｘ線をエアグリッド６の吸収箔６ａ（図３を参照）が吸収することにより、図４および図７に示すように陰影３２が生じる。グリッドデータでは、画素値と対応関係にあるＦＰＤ３への入射直前のＸ線量については、吸収箔６ａを通過しなかった画素３１では、グリッド透過前と変わらないが、陰影３２が投影された画素３１では、吸収箔６ａで妨げられた影の量だけＸ線量が少なくなる。また、図７に示すように、陰影３２の面積が大きければ大きいほど、Ｘ線量は少なくなって画素値も小さくなり、逆に陰影３２の面積が小さければ小さいほど、Ｘ線量はグリッド透過前の線量に近づく。図７では、右側にある陰影３２の面積が大きく、左側にある陰影３２の面積が小さく図示している。このことから、図７では、右側にある大きい面積の陰影３２ではＸ線量は少なく、左側にある小さい面積の陰影３２ではＸ線量はグリッド透過前の線量に近い。したがって、陰影３２が投影されていない画素３１のＸ線量（図７中のｓ_ＡＬＬを参照）は画素面積に比例し、吸収箔６ａで妨げられた影の量（図７中のｓ_{ＳＨＡＤＯＷ}を参照）は陰影３２の面積に比例する。このことから、グリッド透過前のＸ線量とグリッド透過後のＸ線量との比率で表されるＸ線の透過率は、上述したように画素面積と陰影３２がない部分の面積（すなわち画素面積から陰影３２の面積を減算した面積）との比率で表され、上記（１）式の比率で表すことができる。

（ステップＳ２）ピーク位置の算出
グリッドデータ取得部４１で取得されたグリッドデータにおける陰影３２に基づいて、陰影３２によるピーク位置をピーク位置算出部４２は求める。具体的には、図４および図７でも述べたように、図８に示すように、陰影３２が現れる画素３１ではＸ線量が少なくなる。その少なくなるピーク位置を見つける。図８中ではピーク位置に三角形を付記する。ピーク位置算出部４２で求められたピーク位置を陰影なし画素算出部４３や影総量算出部４４に送り込む。

（ステップＳ３）陰影なし画素の算出
ピーク位置算出部４２で求められたピーク位置において、互いに隣接する２つのピーク位置間の中間に位置する画素３１を、陰影３２がない画素（陰影なし画素）として陰影なし画素算出部４３は求める。具体的には、図８に示すように、２つのピーク位置から最も離れた箇所（画素）では、陰影３２が全くない画素３１とみなすことができる。したがって、本実施例のように４つの画素毎に陰影３２が周期的に投影される場合には、中央の画素３１が、中間に位置する陰影なし画素となる。なお、奇数個画素３１毎に陰影３２が周期的に投影される場合には、中央に位置する箇所は２つの画素３１間になるので、２つの画素３１のうちいずれか１つを選択することで、その選択された画素３１が、中間に位置する陰影なし画素となる。図８中では陰影なし画素を黒丸で図示する。陰影なし画素算出部４３で求められた陰影なし画素を影総量算出部４４や画素区分部５３に送り込む。

（ステップＴ１）撮像データの取得
一方、被検体Ｍおよびエアグリッド６のある状態でＸ線撮像を行う。具体的には、被検体Ｍおよびエアグリッド６のある状態でＸ線管２からＸ線をグリッド６およびＦＰＤ３に向けて照射して、被検体Ｍおよびエアグリッド６を透過したＸ線をＦＰＤ３の検出素子ｄは電気信号に変換して読み出して、電気信号に応じた画素値に変換する。そして、検出素子ｄの位置にそれぞれ対応した画素３１に割り当てられた各画素値を並べたＸ線画像を出力して、撮像データ取得部５１に送り込む。撮像データ取得部５１は、被検体Ｍおよびエアグリッド６のある状態で出力されたＸ線画像を撮像データとして取得する。ＳＩＤが可変の場合には、ステップＳ１でのグリッドデータの取得のときと同様に、各々のＳＩＤごとの撮像データを取得する。撮像データ取得部５１で取得された撮像データを散乱成分除去処理部５２に送り込む。

（ステップＴ２）散乱成分除去処理
被検体Ｍからの散乱線の一部はエアグリッド６を通過して、エアグリッド６で除去しきれなかった散乱成分（散乱Ｘ線成分）がＦＰＤ３にまで入射される可能性がある。そこで、撮影データ取得部５１で取得された撮像データのうち散乱成分を演算により散乱成分除去処理部５２は除去処理する。具体的には、図９に示すように、Ｘ線量は、散乱線以外の最終的に求めるべき直接線（直接Ｘ線）の成分（直接成分）に、散乱成分が重畳している。この散乱成分を演算により除去するには、散乱成分あるいは直接成分のいずれかを求めればよい。図９中では散乱成分を右上斜線のハッチングで図示する。

例えば、隣接する３つの画素３１での画素値（Ｘ線量）をＦＰＤ３でそれぞれ検出して、ＦＰＤ３で検出されることで既知となった画素値を、未知である散乱成分と同じく未知である直接成分との和で表して、画素値を散乱成分と直接成分との和で表した３つの画素３１ごとの連立方程式を解くことで、未知である散乱成分あるいは未知である直接成分を求めればよい。なお、そのときには、陰影３２が投影された画素ｎを含むようにして、その画素ｎに隣接する２つの陰影なし画素（ｎ−１），（ｎ＋１）を選択するのが好ましい。陰影なし画素（ｎ−１），（ｎ＋１）の画素値をそれぞれＧ_ｎ−１，Ｇ_ｎ＋１とするとともに、陰影３２が投影された画素ｎの画素値をＧ_ｎとし、各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）の散乱成分をＳｃ_ｎ−１〜Ｓｃ_ｎ＋１とし、各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）の直接成分をＰ_ｎ−１〜Ｐ_ｎ＋１とすると、連立方程式は下記（３）式で表される。

Ｇ_ｎ−１＝Ｐ_ｎ−１＋Ｓｃ_ｎ−１
Ｇ_ｎ＝Ｐ_ｎ＋Ｓｃ_ｎ
Ｇ_ｎ＋１＝Ｐ_ｎ＋１＋Ｓｃ_ｎ＋１ …（３）
なお、被検体Ｍがアクリル平板などのように直接線の透過厚さが一定となっている場合には、各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）の直接成分Ｐ_ｎ−１〜Ｐ_ｎ＋１は互いに等しいとして、Ｐ_ｎ−１＝Ｐ_ｎ＝Ｐ_ｎ＋１とし、各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）の散乱成分Ｓｃ_ｎ−１〜Ｓｃ_ｎ＋１の変化は直線近似できるものとして、Ｓｃ_ｎ＝（Ｓｃ_ｎ＋１＋Ｓｃ_ｎ−１）／２とする条件を設定する。この条件を加えて、上記（３）式で連立方程式を解けば、未知である各成分を求めることができる。

このようにして、上記（３）式で散乱成分を求めた後に、散乱成分を除去する。あるいは上記（３）式で直接成分を求めて、その直接成分を、散乱成分が除去された撮影データとする。全画素の画素値を上記（３）式の連立方程式で必ずしも解く必要はない。例えば、所定の間隔ごとに画素群（隣接する３つの画素）を選択して、連立方程式を解くことで当該画素群の各成分を求めて、散乱成分が除去された画素群の画素値を求める。そして、選択されなかった残りの画素の画素値については、連立方程式を解くことで既に求められた画素群の画素値を用いて補間処理を行うことで、求めればよい。補間処理としては、平均値やラグランジェ補間などを用いればよい。

また、このステップＴ２の段階で、ステップＳ１でのグリッドデータが既に取得されているのであれば、グリッドデータをも用いて、除去処理を行えばよい。例えば、Ｘ線の透過率を、上記（１）式から求める、あるいはグリッドデータにおけるグリッド透過前のＸ線量とグリッド透過後のＸ線量との比率から求める。そして、ＦＰＤ３で検出されることで既知となった画素値を、未知である散乱成分と同じく未知である直接成分に透過率を乗じたものとの和で表して、画素値を散乱成分と直接成分・透過率との和で表した３つの画素ごとの連立方程式を解くことで、未知である散乱成分あるいは未知である直接成分を求めればよい。各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）の透過率をＣｐ_ｎ−１〜Ｃｐ_ｎ＋１とすると、連立方程式は下記（３）´式で表される。

Ｇ_ｎ＋１＝Ｐ_ｎ＋１・Ｃｐ_ｎ＋１＋Ｓｃ_ｎ＋１
Ｇ_ｎ＝Ｐ_ｎ・Ｃｐ_ｎ＋Ｓｃ_ｎ
Ｇ_ｎ−１＝Ｐ_ｎ−１・Ｃｐ_ｎ−１＋Ｓｃ_ｎ−１ …（３）´
上記（３）式と同様に、上記（３）´式からも除去処理を行うことができる。上記（３）´式の場合には、透過率も考慮して散乱成分を除去しているので、上記（３）式よりも、散乱成分をより一層正確に除去することができる。散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去された撮像データを画素区分部５３や透過率仮算出部５５やＸ線画像取得部５８に送り込む。

（ステップＴ４）画素の区分
散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データにおける画素３１のうち、陰影なし画素算出部４３で求められたグリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた画素３１と、それ以外の画素３１とに撮像データで画素区分部５３は区分する。具体的には、図８に示すように、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させて、撮像データにおいても陰影３２が全くない画素３１を求める。撮像データにおけるその画素３１を、グリッドデータにおける陰影なし画素と同様に図８中では黒丸で図示し、撮像データにおけるそれ以外の画素３１を図８中では点描で図示する。また、グリッドデータにおいても、陰影なし画素以外の画素３１については、ピーク位置での画素３１も含めて図８中では点描で図示する。画素区分部５３で区分された各画素３１を画素値補間部５４に送り込む。

（ステップＴ５）画素値の補間
画素区分部５３で区分された画素３１のうち、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた画素３１の画素値に基づいて、それ以外の画素３１の画素値を画素値補間部５４は補間する。具体的には、被検体Ｍが人体の場合、人体におけるＸ線の透過率の吸収箔６ａの配置方向に関する変化が、画素３１の間隔（画素ピッチ）に比較して細かくないと仮定すると、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた撮像データでの画素３１をつなぐように、図８のラインａに示すように、それ以外の画素３１の画素値を補間する。図８中では画素値が補間された画素３１を白丸で図示する。画素値補間部５４で補間された画素値を透過率仮算出部５５に送り込む。

（ステップＴ６）透過率の仮算出
散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データにおける画素３１の画素値、すなわち撮像で得られた実際の画素値、および画素値補間部５４で補間された画素値に基づいて、透過率仮算出部５５はＸ線の透過率を仮に求める。撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値との差を吸収箔６ａによるＸ線の遮蔽（すなわち影の量）とみなすことで、この部分でのＸ線の透過率を直接に推定することが可能である。

ところが、Ｘ線の透過率が、撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値とに基づいて得られたものであるので、このように求められたＸ線の透過率で、元の撮影データ（本実施例では散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された元の撮像データ）の画素値を除算すると、補間された画素値（図８のラインａ）と同じものになることは明らかである。図８のラインａは、補間されたデータを意味するのであって、最終的に求めたいデータではない。したがって、求められたＸ線の透過率をこのステップＴ６では仮の透過率とする。透過率仮算出部５５で仮に求められた撮像データにおけるＸ線の透過率を透過率平滑化部５６に送り込む。

（ステップＴ７）透過率の平滑化
透過率仮算出部５５で仮に求められた撮像データにおけるＸ線の透過率に対して透過率平滑化部５６は平滑化する。具体的には、図１０に示すように、Ｘ線の透過率を吸収箔６ａの延在方向に沿って平滑化する。例えば、図１０（ａ）に示すように吸収箔６ａの延在方向に沿った所定の領域Ｒにおいて、その領域Ｒに所属する複数の透過率（図１０（ｂ）を参照）を、吸収箔６ａの延在方向に沿って加算して平均をとることで、図１０（ｃ）に示すように透過率を平滑化する。なお、平滑化は、加算して平均をとる加算平均（「相加平均」とも呼ぶ）のみならず、単なる加算でもよいし、通常において用いられる平滑化であれば特に限定されない。

エアグリッド６の陰影３２は、吸収箔６ａの延在方向についてはほとんど変化がない。それに対して、人体のように被検体Ｍなどの模様は、吸収箔６ａの延在方向について一定ではない。そのため、吸収箔６ａの延在方向に沿って透過率の加算平均を行うと、人体の影響がキャンセルされて、ほぼ一定値である陰影３２のプロファイルだけが残る。このプロファイルを「仮陰影プロファイル」とする。仮陰影プロファイルでの吸収箔６ａによって遮蔽されたＸ線の量（影の量）を、図１１に示すように各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）ごとにｂ_ｎ−１，ｂ_ｎ，ｂ_ｎ＋１とする。仮陰影プロファイルで得られた影の総量はｂ_ｎ−１＋ｂ_ｎ＋ｂ_ｎ＋１となる。透過率平滑化部５６で平滑化された撮像データにおけるＸ線の透過率（仮陰影プロファイル）を透過率補正部５７に送り込む。

（ステップＳ４）影の総量の算出
一方、陰影なし画素算出部４３で求められた陰影なし画素、およびピーク位置算出部４２で求められたピーク位置に基づいて、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量を影総量算出部４４は求める。具体的には、図１１に示すように、陰影なし画素およびピーク位置を含んで囲まれた領域においてＸ線が遮断された量は、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量とみなすことができる。陰影なし画素およびピーク位置を含んで囲まれた領域（すなわち１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量）を図１１中では右上斜線のハッチングで図示する。また、吸収箔６ａによって遮蔽されたＸ線の量（影の量）を、各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）ごとにａ_ｎ−１，ａ_ｎ，ａ_ｎ＋１とする。したがって、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量はａ_ｎ−１＋ａ_ｎ＋ａ_ｎ＋１となる。影総量算出部４４で求められた１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量を透過率補正部５７に送り込む。

（ステップＳ８）透過率の補正
図１４でも述べたが、図１２（ａ）に示すように、互いに隣接する２つの画素３１に陰影３２が跨って、図１２（ｂ）に示すように陰影３２が変動すると、画素３１上の陰影３２の影の量は変化する。ただし、個々の影の量（すなわち画素３１毎の影の量）は変化するが、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量でみれば、一定となるはずである。そこで、影総量算出部４４で求められた１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量は一定であるとの条件で、透過率平滑化部５６で平滑化された撮像データにおけるＸ線の透過率（仮陰影プロファイル）を影の総量に基づいて透過率補正部５７は補正する。具体的には、仮陰影プロファイルで得られた影の総量ｂ_ｎ−１＋ｂ_ｎ＋ｂ_ｎ＋１と、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量ａ_ｎ−１＋ａ_ｎ＋ａ_ｎ＋１が同じになるように仮陰影プロファイルを補正する。

この補正は、仮に求められたＸ線の透過率は、人体などの撮像対象による外乱が入っているので、より正確な陰影３２の量（影の量）に補正することを目的としている。具体的には、図１１に示すように、ａ_ｎ−１＋ａ_ｎ＋ａ_ｎ＋１＝ｋ・（ｂ_ｎ−１＋ｂ_ｎ＋ｂ_ｎ＋１）となるように定数項であるｋを求め、ｋ・ｂ_ｎ−１，ｋ・ｂ_ｎ，ｋ・ｂ_ｎ＋１を各画素（ｎ−１），ｎ，（ｎ＋１）ごとの新たなる影の量とする。このような補正を行うことで、仮陰影プロファイルから、より正確な陰影プロファイルを得ることができる。取得された陰影プロファイルから、上記（１）式に代入してＸ線の透過率を求めることで、Ｘ線の透過率を補正する。透過率補正部５７で補正されたＸ線の透過率をＸ線画像取得部５８に送り込む。

（ステップＳ９）Ｘ線画像の取得
透過率補正部５７で補正されたＸ線の透過率、および散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データにおける画素値（撮像で得られた実際の画素値）に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べたＸ線画像を最終的な撮像データとしてＸ線画像取得部５８は取得する。具体的には、撮像で得られた実際の画素値と、ステップＳ８で補正されたＸ線の透過率を、上記（２）式に代入して陰影除去後の画素値を求める。Ｘ線画像取得部５８で取得された最終的な撮像データであるＸ線画像を表示部５や記憶媒体や印刷手段などに出力すればよい。

本実施例に係るＸ線撮像装置によれば、散乱Ｘ線（散乱線）を吸収する吸収箔６ａの配置方向が検出素子ｄの行方向、列方向の少なくとも１つの方向（図３では行方向）に対して平行であり、かつＸ線を吸収箔６ａが吸収することによる吸収箔６ａのフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３への吸収箔６ａの陰影３２において、互いに隣接する陰影３２間の間隔が、Ｘ線画像を構成する各々の画素３１の間隔よりも大きくなるようにエアグリッド６を構成する。このように構成することで、陰影３２がない画素３１（陰影なし画素）が、吸収箔６ａの配置方向に平行な検出素子ｄの行あるいは列（図３では列）ごとに現れる。したがって、被検体がなくエアグリッド６のある状態でのグリッドデータをグリッドデータ取得部４１が取得し、そのグリッドデータ取得部４１で取得されたグリッドデータにおける陰影３２に基づいて陰影３２によるピーク位置をピーク位置算出部４２が求め、そのピーク位置算出部４２で求められたピーク位置において、互いに隣接する２つのピーク位置間の中間に位置する画素３１を、陰影３２がない画素３１（陰影なし画素）として陰影なし画素算出部４３が求める際に、実際に現れる陰影３２がない画素３１と求められる陰影３２がない画素３１とがほぼ一致する。上述の陰影なし画素算出部４３で求められた陰影３２がない画素３１、および上述のピーク位置算出部４２で求められたピーク位置に基づいて、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量を影総量算出部４４は求める。つまり、陰影３２がない画素３１およびピーク位置を含んで囲まれた領域においてＸ線が遮断された量は、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量とみなすことができる。

一方、被検体Ｍおよびエアグリッド６のある状態での撮像データを撮像データ取得部５１が取得し、その撮像データ取得部５１で取得された撮像データ（本実施例では散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データ）を吸収箔６ａの延在方向に沿って透過率平滑化部５６が平滑化することで、その透過率平滑化部５６で平滑化された撮像データでは、被検体Ｍの影響がキャンセルされて、ほぼ一定値である陰影３２のプロファイルだけが残る。したがって、透過率平滑化部５６で平滑化された撮像データでは、被検体Ｍのデータを残しつつ、被検体Ｍの影響をキャンセルした陰影３２のプロファイルを含んでいる。

なお、陰影３２が画素３１に跨ったり、その陰影位置が画素３１に対して相対的に移動したとしても、１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量は一定であるみなすことができる。そこで、影総量算出部４４で求められた１つの吸収箔６ａ当たりの影の総量は一定であるとの条件で、透過率平滑化部５６で平滑化された撮像データを影の総量に基づいて透過率補正部５７は補正する。このように補正することで、被検体Ｍによる外乱がキャンセルされて、実際の被検体ＭのＸ線撮像時における陰影３２のプロファイルを求めることができる。したがって、陰影３２が画素３１に跨ったり、その陰影位置が画素３１に対して相対的に移動したとしても、上述の透過率補正部５７で補正された撮像データ、および上述の撮像データ取得部５１で取得された撮像データ（本実施例では散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データ）に基づいて、陰影除去後のデータを求め、その除去後のデータを最終的な撮像データとしてＸ線画像取得部５８は取得することが可能となる。その結果、実際の被検体ＭのＸ線撮像時における陰影３２のプロファイルである補正された撮像データを使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。

本実施例では、撮像データ取得部５１で取得された撮像データにおいて、Ｘ線の透過率に特定している。そして、透過率平滑化部５６および透過率補正部５７はＸ線の透過率に対してそれぞれ処理を行う。そのためには、Ｘ線の透過率を仮に求める。

先ず、撮像データ取得部５１で取得された撮像データ（本実施例では散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データ）における画素３１のうち、陰影なし画素算出部４３で求められたグリッドデータにおける陰影３２がない画素３１（陰影なし画素）に対応させた画素３１と、それ以外の画素３１とに撮像データで画素区分部５３は区分する。このように区分することで、グリッドデータにおける陰影なし画素を、撮像データでは陰影なし画素に対応させた画素３１に当てはめることができる。ここで、画素区分部５３で区分された画素３１のうち、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた画素３１の画素値に基づいて、それ以外の画素３１の画素値を画素値補間部５４が補間する。すなわち、被検体ＭのＸ線の透過率の（吸収箔６ａの配置方向に関する）変化が、画素３１の間隔（画素ピッチ）と比較して細かくないと仮定すると、グリッドデータにおける陰影なし画素に対応させた撮像データでの画素３１をつなぐように、それ以外の画素３１の画素値を補間する。

そして、撮像データ取得部５１で取得された撮像データ（本実施例では散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データ）、および画素値補間部５４で補間された画素値に基づいて、透過率仮算出部５５はＸ線の透過率を仮に求める。すなわち、撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値との差を吸収箔６ａによるＸ線の遮蔽とみなすことで、この部分でのＸ線の透過率を直接に推定することが可能である。

ところが、上述したように、Ｘ線の透過率が、撮像で得られた実際の画素値と、補間された画素値とに基づいて得られたものであるので、このように求められたＸ線の透過率で、元の撮影データの画素値を除算すると、補間された画素値と同じものになることは明らかである。したがって、求められたＸ線の透過率を仮の透過率として、透過率平滑化部５６は、透過率仮算出部５５で仮に求められた撮像データにおけるＸ線の透過率に対して平滑化し、透過率補正部５７は、透過率平滑化部５６で平滑化された撮像データにおけるＸ線の透過率を影の総量に基づいて補正する。Ｘ線画像取得部５８は、透過率補正部５７で補正された撮像データにおけるＸ線の透過率、および撮像データ取得部５１で取得された撮像データ（本実施例では散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去処理された撮像データ）における画素値に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べたＸ線画像を最終的な撮像データとして取得することが可能となる。その結果、実際の被検体ＭのＸ線撮像時における陰影３２のプロファイルである補正されたＸ線の透過率を使用して、陰影除去を精度よく行うことができる。

本実施例では、被検体Ｍから散乱Ｘ線（散乱線）の一部がエアグリッド６を通過して、エアグリッド６で除去しきれなかった散乱線が存在している場合には、好ましくは、散乱成分除去処理部５２を備えている。

すなわち、撮像データ取得部５１で取得された撮像データのうちエアグリッド６で除去しきれなかった散乱線成分（散乱成分）を演算により除去処理する散乱成分除去処理部５２を備え、Ｘ線画像取得部５８は、散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去された撮像データに基づいて、最終的な撮像データとして取得している。

このように散乱成分を演算により除去処理して、撮像データ取得部５１で取得された撮像データを、散乱成分除去処理部５２で散乱成分が除去された撮像データとして置き換えることで、散乱成分を除去しつつ、陰影除去を精度よく行うことができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、放射線としてＸ線を例に採って説明したが、Ｘ線以外の放射線（例えばγ線など）に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、放射線撮像装置は、医用等に用いられる、図１に示すような天板１に被検体を載置して撮影を行う構造であったが、これに限定されない。例えば、工業用等に用いられる非破壊検査装置のように被検体（この場合には検査の対象物が被検体）をベルト上に運搬させて撮影を行う構造であってもよいし、医用等に用いられるＸ線ＣＴ装置などのような構造であってもよい。

（３）上述した実施例では、グリッドに代表される散乱放射線除去手段として、エアグリッドを採用したが、これに限定されない。空隙の他に、アルミニウムや有機物質などのようにＸ線に代表される放射線を透過させる中間物質で構成されたグリッドでもよい。また、図１３に示すように、クロスグリッドでもよい。具体的には、図３中のＸ方向に沿った吸収箔６ａと中間層６ｃとを図３中のＹ方向に順に交互に並べるとともに、図３中のＹ方向に沿った吸収箔６ｂと中間層６ｃとを図３中のＸ方向に順に交互に並べることで、吸収箔６ａと吸収箔６ｂとを互いにクロスさせる。ここで、図３中のＸ方向は、ＦＰＤ３の検出素子ｄ（図２を参照）の行方向に平行であり、図３中のＹ方向は、ＦＰＤ３の検出素子ｄ（図２を参照）の列方向に平行である。したがって、吸収箔６ａ，６ｂの配置方向が検出素子ｄの行方向および列方向の両方向に対して平行である。

（４）上述した実施例では、散乱放射線除去手段（実施例ではエアグリッド６）は、４つの画素３１毎に陰影３２が周期的に投影される構造であったが、陰影３２が周期的に投影される構造であれば、例えば２つの画素３１毎に陰影３２が周期的に投影される構造、３つの画素３１毎に陰影３２が周期的に投影される構造など特に限定されない。

（５）上述した実施例では、散乱放射線除去手段（実施例ではエアグリッド６）で除去しきれなかった散乱放射線（実施例では散乱Ｘ線）が存在している場合には、散乱放射線成分を演算により除去処理する散乱成分除去処理手段（実施例では散乱成分除去処理部５２）を備えたが、散乱放射線が無視できる程度、あるいは散乱放射線を考慮する必要がない場合には、必ずしも散乱成分除去処理手段（散乱成分除去処理部５２）を備える必要はない。散乱成分除去処理手段（散乱成分除去処理部５２）を備えない場合には、第１撮像データ取得手段（実施例では撮像データ取得部５１）で取得された撮像データを直接的に用いて画素区分手段（実施例では画素区分部５３）や透過率仮算出手段（実施例では透過率仮算出部５５）や撮像データ平滑化手段（実施例では透過率平滑化部５６）や第２撮像データ取得手段（実施例ではＸ線画像取得部５８）などの処理を行えばよい。

（６）上述した実施例では、第１撮像データ取得手段（実施例では撮像データ取得部５１）で取得された撮像データにおいて、放射線の透過率に特定して、撮像データ平滑化手段（実施例では透過率平滑化部５６）および撮像データ補正手段（実施例では透過率補正部５７）は放射線の透過率に対してそれぞれ処理を行ったが、撮像データの一例は実施例のような透過率に限定されない。例えば直接成分の画素値に対して上述の手段での処理を行ってもよいし、散乱成分に対して上述の手段での処理を行ってもよい。

３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
３１ … 画素
３２ … 陰影
４１ … グリッドデータ取得部
４３ … 陰影なし画素算出部
４４ … 影総量算出部
５１ … 撮像データ取得部
５２ … 散乱成分除去処理部
５３ … 画素区分部
５４ … 画素値補間部
５５ … 透過率仮算出部
５６ … 透過率平滑化部
５７ … 透過率補正部
５８ … Ｘ線画像取得部
６ … グリッド
６ａ … 吸収箔
ｄ … 検出素子
Ｍ … 被検体

Claims (3)

1. 放射線画像を得る放射線撮像装置であって、
   散乱放射線を除去する散乱放射線除去手段と、
   放射線を検出する複数の検出素子が行列状に構成された放射線検出手段と
   を備え、
   前記散乱放射線を吸収する吸収層の配置方向が前記検出素子の行方向、列方向の少なくとも１つの方向に対して平行であり、かつ放射線を前記吸収層が吸収することによる吸収層の前記放射線検出手段への前記吸収層の陰影において、互いに隣接する陰影間の間隔が、前記放射線画像を構成する各々の画素の間隔よりも大きくなるように前記散乱放射線除去手段を構成し、
   前記装置は、
   被検体および前記散乱放射線除去手段のある状態での撮像データを取得する第１撮像データ取得手段と、
   その第１撮像データ取得手段で取得された撮像データを前記吸収層の延在方向に沿って平滑化する撮像データ平滑化手段と、
   被検体がなく前記散乱放射線除去手段のある状態でのグリッドデータを取得するグリッドデータ取得手段と、
   そのグリッドデータ取得手段で取得されたグリッドデータにおける前記陰影に基づいて、陰影がない画素を求める陰影なし画素算出手段と、
   その陰影なし画素算出手段で求められた陰影がない画素位置に基づいて、１つの前記吸収層当たりの影の総量を求める影総量算出手段と、
   その影総量算出手段で求められた１つの吸収層当たりの影の総量から、前記撮像データ平滑化手段で平滑化された前記撮像データを前記影の総量に基づいて補正する撮像データ補正手段と、
   その撮像データ補正手段で補正された撮像データ、および前記第１撮像データ取得手段で取得された前記撮像データに基づいて、陰影除去後のデータを求め、その除去後のデータを最終的な撮像データとして取得する第２撮像データ取得手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、
   前記第１撮像データ取得手段で取得された前記撮像データにおける画素のうち、前記陰影なし画素算出手段で求められた前記グリッドデータにおける前記陰影がない画素に対応させた画素と、それ以外の画素とに前記撮像データで区分する画素区分手段と、
   その画素区分手段で区分された画素のうち、前記グリッドデータにおける前記陰影がない画素に対応させた画素の画素値に基づいて、それ以外の画素の画素値を補間する画素値補間手段と、
   前記第１撮像データ取得手段で取得された前記撮像データにおける画素の画素値、および前記画素値補間手段で補間された画素値に基づいて、放射線の透過率を仮に求める透過率仮算出手段とを備え、
   前記撮像データ平滑化手段は、前記透過率仮算出手段で仮に求められた前記撮像データにおける放射線の透過率に対して前記平滑化し、
   前記撮像データ補正手段は、前記撮像データ平滑化手段で平滑化された前記撮像データにおける放射線の透過率を前記影の総量に基づいて補正し、
   前記第２撮像データ取得手段は、前記撮像データ補正手段で補正された前記撮像データにおける放射線の透過率、および前記第１撮像データ取得手段で取得された前記撮像データにおける画素値に基づいて、陰影除去後の画素値を求め、その除去処理後の画素値を並べた放射線画像を最終的な撮像データとして取得することを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置において、
   前記第１撮像データ取得手段で取得された前記撮像データのうち前記散乱放射線除去手段で除去しきれなかった散乱放射線成分を演算により除去処理する散乱成分除去処理手段を備え、
   前記第２撮像データ取得手段は、前記散乱成分除去処理手段で前記散乱放射線成分が除去された前記撮像データに基づいて、前記最終的な撮像データとして取得することを特徴とする放射線撮像装置。

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